JP2003099804A - ３次元構造モデル化装置 - Google Patents
３次元構造モデル化装置Info
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- JP2003099804A JP2003099804A JP2001393877A JP2001393877A JP2003099804A JP 2003099804 A JP2003099804 A JP 2003099804A JP 2001393877 A JP2001393877 A JP 2001393877A JP 2001393877 A JP2001393877 A JP 2001393877A JP 2003099804 A JP2003099804 A JP 2003099804A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来、実在する対象物体から３次元板要素モ
デルを作成するまでには、多大な時間と労力を要してい
た。 【解決手段】 断面像受付部５０で受け付けた対象物体
の各Ｘ線ＣＴ断面像に基づいて、輪郭線作成部６０にお
いて輪郭線が作成される。中立点群作成部７０におい
て、各輪郭線について、所定の条件を満たす２つの線分
間の中間に位置する中立点が作成される。これにより、
対象物体の３次元の中立点群が得られる。３次元の中立
点群より３次元板要素モデルを容易に作成することがで
きる。
デルを作成するまでには、多大な時間と労力を要してい
た。 【解決手段】 断面像受付部５０で受け付けた対象物体
の各Ｘ線ＣＴ断面像に基づいて、輪郭線作成部６０にお
いて輪郭線が作成される。中立点群作成部７０におい
て、各輪郭線について、所定の条件を満たす２つの線分
間の中間に位置する中立点が作成される。これにより、
対象物体の３次元の中立点群が得られる。３次元の中立
点群より３次元板要素モデルを容易に作成することがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の３次元構造
をモデル化するモデル化装置に関する。特に本発明は、
物体の板要素モデルを生成することを簡便化するための
３次元構造モデル化装置に関する。
をモデル化するモデル化装置に関する。特に本発明は、
物体の板要素モデルを生成することを簡便化するための
３次元構造モデル化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両のボディパネルのような板部品の構
造評価を行う場合には、その物体の板厚の中心面（いわ
ゆる中立面）で評価、解析が行われる。このため、解析
対象となる物体の３次元板要素モデルを生成することが
必要となる。従来、３次元板要素モデルの生成は、以下
のような手順で行われていた（図１参照）。まず、たと
えばＸ線ＣＴ装置によって対象となる物体１０の断面像
が撮像される。次に、たとえばマーチングキューブス法
を用いて撮像されたＸ線ＣＴ像からポリゴンメッシュモ
デル２０が生成される。最後に、このポリゴンメッシュ
から３次元板要素モデル３０を生成することは、ＣＡＤ
装置や画像処理装置でのオペレータによるマニュアル処
理により行われていた。
造評価を行う場合には、その物体の板厚の中心面（いわ
ゆる中立面）で評価、解析が行われる。このため、解析
対象となる物体の３次元板要素モデルを生成することが
必要となる。従来、３次元板要素モデルの生成は、以下
のような手順で行われていた（図１参照）。まず、たと
えばＸ線ＣＴ装置によって対象となる物体１０の断面像
が撮像される。次に、たとえばマーチングキューブス法
を用いて撮像されたＸ線ＣＴ像からポリゴンメッシュモ
デル２０が生成される。最後に、このポリゴンメッシュ
から３次元板要素モデル３０を生成することは、ＣＡＤ
装置や画像処理装置でのオペレータによるマニュアル処
理により行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来は、上述のよう
に、Ｘ線ＣＴ像からポリゴンメッシュモデルを得た後
は、手作業で解析に必要な３次元板要素モデルを生成す
る必要があった。しかし、ポリゴンメッシュモデルは、
物体の表面形状や境界をモデル化したただけであり、中
立面がどこかを示してはいない。このため、物体の中立
面をどこに取ればよいかは、オペレータの判断に任され
ていた。このオペレータの判断に基づく処理は、長時間
を要し、構造評価の結果を得るまでの時間の長期化につ
ながっていた。特に、車両のボディパネルのように形状
が複雑になるほど、３次元板要素モデルの生成までの時
間が長期化していた。
に、Ｘ線ＣＴ像からポリゴンメッシュモデルを得た後
は、手作業で解析に必要な３次元板要素モデルを生成す
る必要があった。しかし、ポリゴンメッシュモデルは、
物体の表面形状や境界をモデル化したただけであり、中
立面がどこかを示してはいない。このため、物体の中立
面をどこに取ればよいかは、オペレータの判断に任され
ていた。このオペレータの判断に基づく処理は、長時間
を要し、構造評価の結果を得るまでの時間の長期化につ
ながっていた。特に、車両のボディパネルのように形状
が複雑になるほど、３次元板要素モデルの生成までの時
間が長期化していた。
【０００４】また、従来は、単にＸ線ＣＴ像から中立面
が取得されるだけであり、ＣＡＥ等の構造解析をより現
実に沿ったものとするための情報は含まれていなかっ
た。
が取得されるだけであり、ＣＡＥ等の構造解析をより現
実に沿ったものとするための情報は含まれていなかっ
た。
【０００５】そこで本発明は、上記の課題を解決するこ
とのできる３次元構造モデル化装置を提供することを目
的とする。
とのできる３次元構造モデル化装置を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、物体の
３次元構造をモデル化する装置において、物体について
の複数の連続した断面像を受け付ける連続断面像受付手
段と、受け付けた断面像ごとに、断面形状の輪郭線を作
成する断面輪郭線作成手段と、輪郭線の一部を形成する
基準線分を基準として物体側に位置する輪郭線の他の一
部を形成する対象線分を検索し、検索された対象線分が
基準線分から所定の距離内であること、および基準線分
と対象線分とがなす角が所定の角度内であることを判定
し、当該条件が満たされた場合に、基準線分と対象線分
との中間に位置する中立点を作成する中立点作成機能を
有し、作成された輪郭線ごとに、基準線分を順次変えつ
つ、基準線分と対向する対象線分との中間に中立点を作
成する中立点群作成部と、を備える。
３次元構造をモデル化する装置において、物体について
の複数の連続した断面像を受け付ける連続断面像受付手
段と、受け付けた断面像ごとに、断面形状の輪郭線を作
成する断面輪郭線作成手段と、輪郭線の一部を形成する
基準線分を基準として物体側に位置する輪郭線の他の一
部を形成する対象線分を検索し、検索された対象線分が
基準線分から所定の距離内であること、および基準線分
と対象線分とがなす角が所定の角度内であることを判定
し、当該条件が満たされた場合に、基準線分と対象線分
との中間に位置する中立点を作成する中立点作成機能を
有し、作成された輪郭線ごとに、基準線分を順次変えつ
つ、基準線分と対向する対象線分との中間に中立点を作
成する中立点群作成部と、を備える。
【０００７】物体の３次元構造をモデル化する装置にお
いて、物体についての複数の連続した断面像を受け付け
る連続断面像受付手段と、受け付けた断面像を用いて、
物体のポリゴンモデルを作成するポリゴンモデル作成部
と、作成されたポリゴンモデルの一部を形成する基準要
素平面を基準として物体側に位置する輪郭線の他の一部
を形成する対象要素平面を検索し、検索された対象要素
平面が基準要素平面から所定の距離内であること、およ
び基準要素平面と対象要素平面とがなす角が所定の角度
内であることを判定し、当該条件が満たされた場合に、
基準要素平面と対象要素平面との中間に位置する中立点
を作成する中立点作成機能を有し、作成されたポリゴン
モデル中の基準要素平面を順次変えつつ、基準要素平面
と対向する対象要素平面との中間に中立点を作成する中
立点群作成部と、を備える。
いて、物体についての複数の連続した断面像を受け付け
る連続断面像受付手段と、受け付けた断面像を用いて、
物体のポリゴンモデルを作成するポリゴンモデル作成部
と、作成されたポリゴンモデルの一部を形成する基準要
素平面を基準として物体側に位置する輪郭線の他の一部
を形成する対象要素平面を検索し、検索された対象要素
平面が基準要素平面から所定の距離内であること、およ
び基準要素平面と対象要素平面とがなす角が所定の角度
内であることを判定し、当該条件が満たされた場合に、
基準要素平面と対象要素平面との中間に位置する中立点
を作成する中立点作成機能を有し、作成されたポリゴン
モデル中の基準要素平面を順次変えつつ、基準要素平面
と対向する対象要素平面との中間に中立点を作成する中
立点群作成部と、を備える。
【０００８】物体の３次元構造をモデル化する装置にお
いて、物体についての複数の連続した断面像を受け付け
る連続断面像受付手段と、受け付けた断面像の輝度値に
基づいて、物体の材質を推定する材質推定部と、受け付
けた断面像を用いて、物体のポリゴンモデルを作成する
ポリゴンモデル作成部と、作成されたポリゴンモデルの
一部を形成する基準要素平面を基準として物体側に位置
する輪郭線の他の一部を形成する対象要素平面を検索
し、検索された対象要素平面が基準要素平面から所定の
距離内であること、および基準要素平面と対象要素平面
とがなす角が所定の角度内であることを判定し、当該条
件が満たされた場合に、基準要素平面と対象要素平面と
の中間に位置する中立点を作成する中立点作成機能を有
し、作成されたポリゴンモデル中の基準要素平面を順次
変えつつ、基準要素平面と対向する対象要素平面と間の
距離情報を取得するとともに、基準要素平面と対向する
対象要素平面との中間に中立点を作成する中立点群作成
部と、中立点群作成部で作成された中立点を含む要素中
立面を作成するともに、要素中立面毎に、要素中立面に
含まれる中立点について取得された距離情報に基づい
て、板厚情報を作成し、各要素中立面に推定された材
質、および板厚情報を関連づけて記録する３次元中立面
モデル作成部と、を備える。
いて、物体についての複数の連続した断面像を受け付け
る連続断面像受付手段と、受け付けた断面像の輝度値に
基づいて、物体の材質を推定する材質推定部と、受け付
けた断面像を用いて、物体のポリゴンモデルを作成する
ポリゴンモデル作成部と、作成されたポリゴンモデルの
一部を形成する基準要素平面を基準として物体側に位置
する輪郭線の他の一部を形成する対象要素平面を検索
し、検索された対象要素平面が基準要素平面から所定の
距離内であること、および基準要素平面と対象要素平面
とがなす角が所定の角度内であることを判定し、当該条
件が満たされた場合に、基準要素平面と対象要素平面と
の中間に位置する中立点を作成する中立点作成機能を有
し、作成されたポリゴンモデル中の基準要素平面を順次
変えつつ、基準要素平面と対向する対象要素平面と間の
距離情報を取得するとともに、基準要素平面と対向する
対象要素平面との中間に中立点を作成する中立点群作成
部と、中立点群作成部で作成された中立点を含む要素中
立面を作成するともに、要素中立面毎に、要素中立面に
含まれる中立点について取得された距離情報に基づい
て、板厚情報を作成し、各要素中立面に推定された材
質、および板厚情報を関連づけて記録する３次元中立面
モデル作成部と、を備える。
【０００９】これによれば、たとえば、物体のＸ線ＣＴ
断面像が得られれば、物体の材質および板厚を加味した
３次元中立面モデルを作成することができ、より現実に
沿った形のＣＡＥ等の構造解析を行なうことができる。
断面像が得られれば、物体の材質および板厚を加味した
３次元中立面モデルを作成することができ、より現実に
沿った形のＣＡＥ等の構造解析を行なうことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を通じて
本発明を説明する。
本発明を説明する。
【００１１】[実施形態１]
【００１２】図２は、実施形態１にかかる３次元構造モ
デル化装置４０の構成を示すブロック図である。本実施
形態の３次元構造モデル化装置４０は、断面像受付部５
０、輪郭線作成部６０、および中立点群作成部７０を備
える。
デル化装置４０の構成を示すブロック図である。本実施
形態の３次元構造モデル化装置４０は、断面像受付部５
０、輪郭線作成部６０、および中立点群作成部７０を備
える。
【００１３】断面像受付部５０は、Ｘ線ＣＴ装置を用い
て撮像された対象物体のＸ線ＣＴ断面像を受け付ける。
て撮像された対象物体のＸ線ＣＴ断面像を受け付ける。
【００１４】輪郭線作成部６０は、受け付けた各Ｘ線Ｃ
Ｔ断面像について対象物体の形状の輪郭線を作成する。
輪郭線の作成については、後述する。
Ｔ断面像について対象物体の形状の輪郭線を作成する。
輪郭線の作成については、後述する。
【００１５】中立点群作成部７０は、各Ｘ線ＣＴ断面像
についての輪郭線に基づいて、互いに対向する線分を抽
出し、抽出された線分から板厚の中心点の集合である中
立点群を作成する。互いに対向する線分の抽出、および
中立点群の作成については、後述する。
についての輪郭線に基づいて、互いに対向する線分を抽
出し、抽出された線分から板厚の中心点の集合である中
立点群を作成する。互いに対向する線分の抽出、および
中立点群の作成については、後述する。
【００１６】[輪郭線の作成]図３は、輪郭線を作成する
方法を示す図である。Ａ点（ｉ、ｊ）、Ｂ点（ｉ＋１、
ｊ）、Ｃ点（ｉ、ｊ−１）およびＤ点（ｉ＋１、ｊ−
１）は、対象物体のＸ線ＣＴ断面像中の隣り合う４つの
画素を示す。ここで、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点およびＤ点の輝
度値をそれぞれ、Ｉ１（＞０）、Ｉ２（＝０）、Ｉ３
（＞０）およびＩ４（＝０）とする。また、対象物体の
輪郭を示す輝度値、すなわち閾値をＴ（＞０）とする。
閾値Ｔの決め方については、後述する。なお、Ｉ１＞
Ｔ、Ｉ３＞Ｔである。
方法を示す図である。Ａ点（ｉ、ｊ）、Ｂ点（ｉ＋１、
ｊ）、Ｃ点（ｉ、ｊ−１）およびＤ点（ｉ＋１、ｊ−
１）は、対象物体のＸ線ＣＴ断面像中の隣り合う４つの
画素を示す。ここで、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点およびＤ点の輝
度値をそれぞれ、Ｉ１（＞０）、Ｉ２（＝０）、Ｉ３
（＞０）およびＩ４（＝０）とする。また、対象物体の
輪郭を示す輝度値、すなわち閾値をＴ（＞０）とする。
閾値Ｔの決め方については、後述する。なお、Ｉ１＞
Ｔ、Ｉ３＞Ｔである。
【００１７】Ａ点−Ｂ点間に関しては、Ｉ１＞Ｔ＞Ｉ２
（＝０）という関係から、この間に輪郭線が引かれるこ
とがわかる。輪郭線の位置の特定については、たとえ
ば、Ａ点−Ｂ点間の輝度値は直線的に変化すると仮定す
ることにより、閾値Ｔに対応する点Ｍが求められる。
（＝０）という関係から、この間に輪郭線が引かれるこ
とがわかる。輪郭線の位置の特定については、たとえ
ば、Ａ点−Ｂ点間の輝度値は直線的に変化すると仮定す
ることにより、閾値Ｔに対応する点Ｍが求められる。
【００１８】Ａ点およびＣ点の輝度値はともに閾値Ｔよ
り大きいので、Ａ点−Ｃ点間に輪郭線は存在しない。す
なわち、Ａ点−Ｃ点間は対象物体側に含まれる。
り大きいので、Ａ点−Ｃ点間に輪郭線は存在しない。す
なわち、Ａ点−Ｃ点間は対象物体側に含まれる。
【００１９】Ｃ点−Ｄ点間についても、Ａ点−Ｂ点間の
場合と同様な方法を用いて、点Ｎが求められる。
場合と同様な方法を用いて、点Ｎが求められる。
【００２０】Ｂ点およびＤ点の輝度値はともに閾値Ｔよ
り小さいので、Ｂ点−Ｄ点間に輪郭線は存在しない。す
なわち、Ａ点−Ｃ点間は空気側に含まれる。
り小さいので、Ｂ点−Ｄ点間に輪郭線は存在しない。す
なわち、Ａ点−Ｃ点間は空気側に含まれる。
【００２１】このようにして得られたＭ点とＮ点とを結
ぶことにより、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点およびＤ点で囲まれた
領域内に輪郭線を引くことができる。
ぶことにより、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点およびＤ点で囲まれた
領域内に輪郭線を引くことができる。
【００２２】対象物体の各Ｘ線ＣＴ断面像おいて、隣り
合う４つの画素の全ての組について以上のような手順を
順次行う。これにより、対象物体の各Ｘ線ＣＴ断面像に
ついて、対象物体の輪郭を示す輪郭線が生成される。
合う４つの画素の全ての組について以上のような手順を
順次行う。これにより、対象物体の各Ｘ線ＣＴ断面像に
ついて、対象物体の輪郭を示す輪郭線が生成される。
【００２３】[閾値の設定]図４は、Ｘ線ＣＴ断面像の輝
度値から閾値Ｔを求める方法を示す図である。まず、予
め、実際の幅（肉厚）Ｗが分かっている部分を撮像した
Ｘ線ＣＴ断面像を用意する。このＸ線ＣＴ断面像の幅方
向の輝度値プロファイルをある輝度値で切ったときの幅
をＸとする。このときの幅Ｘと実際の幅Ｗとが等しくな
るような輝度値を閾値Ｔとする。これによれば、実際の
幅Ｗに対して適切な閾値Ｔが求められ、ひいては対象物
体の輪郭線を適切に生成することができる。
度値から閾値Ｔを求める方法を示す図である。まず、予
め、実際の幅（肉厚）Ｗが分かっている部分を撮像した
Ｘ線ＣＴ断面像を用意する。このＸ線ＣＴ断面像の幅方
向の輝度値プロファイルをある輝度値で切ったときの幅
をＸとする。このときの幅Ｘと実際の幅Ｗとが等しくな
るような輝度値を閾値Ｔとする。これによれば、実際の
幅Ｗに対して適切な閾値Ｔが求められ、ひいては対象物
体の輪郭線を適切に生成することができる。
【００２４】[対向する線分の抽出]図５は、互いに対向
する線分を抽出する場合の条件を示す図である。ここで
いう互いに対向する線分とは、それぞれ、所定の幅（肉
厚）を規定する２つ輪郭線の一部をなす。まず、互いに
対向する線分については、基準となる線分（以下、基準
線分という）に対向する線分が、基準線分の対象物体側
にある必要がある。このため、まず、基準線分の対象物
体側について、基準線分と対向する線分の候補となる線
分（以下、対象線分という）を検索する。「基準線分と
対象線分とが所定の距離以内である」という条件、およ
び「基準線分と対象線分とがなす角が所定の角度以内で
ある」という条件の両方を満たすとき、基準線分と対象
線分とが「対向している」とみなされる。ここで、所定
の距離は、対象物体の肉厚によって適宜設定可能であ
る。たとえば、対象物体の肉厚が５ｍｍ程度の場合に
は、数ｍｍの余裕を取って、所定の距離を７〜８ｍｍと
してもよい。また、所定の角度は、たとえば、５度程度
としてもよい。
する線分を抽出する場合の条件を示す図である。ここで
いう互いに対向する線分とは、それぞれ、所定の幅（肉
厚）を規定する２つ輪郭線の一部をなす。まず、互いに
対向する線分については、基準となる線分（以下、基準
線分という）に対向する線分が、基準線分の対象物体側
にある必要がある。このため、まず、基準線分の対象物
体側について、基準線分と対向する線分の候補となる線
分（以下、対象線分という）を検索する。「基準線分と
対象線分とが所定の距離以内である」という条件、およ
び「基準線分と対象線分とがなす角が所定の角度以内で
ある」という条件の両方を満たすとき、基準線分と対象
線分とが「対向している」とみなされる。ここで、所定
の距離は、対象物体の肉厚によって適宜設定可能であ
る。たとえば、対象物体の肉厚が５ｍｍ程度の場合に
は、数ｍｍの余裕を取って、所定の距離を７〜８ｍｍと
してもよい。また、所定の角度は、たとえば、５度程度
としてもよい。
【００２５】このように、対向する線分の条件として、
所定の距離内、かつ所定の角度内という条件を設定する
ことにより、基準線分と対象線分とが離れすぎていた
り、角度が付き過ぎている場合のように、肉厚の中心点
としては適切でない場合を除くことができる。
所定の距離内、かつ所定の角度内という条件を設定する
ことにより、基準線分と対象線分とが離れすぎていた
り、角度が付き過ぎている場合のように、肉厚の中心点
としては適切でない場合を除くことができる。
【００２６】[中心点群作成]図６は、中心点を作成する
方法を示す図である。ここでは、基準線分（Ｍ点とＮ点
を結ぶ線）と対向条件を満たした対象線分（Ｏ点とＰ点
を結ぶ線）を例にとり、中心点の算出方法を説明する。
方法を示す図である。ここでは、基準線分（Ｍ点とＮ点
を結ぶ線）と対向条件を満たした対象線分（Ｏ点とＰ点
を結ぶ線）を例にとり、中心点の算出方法を説明する。
【００２７】まず、基準線分の中心点Ｑを求める。点Ｑ
を通り、基準線分に垂直な線が対象線分と交わる点をＲ
とする。この線分ＱＲについて、中心の点を求めること
により中心点Ｕが求められる。
を通り、基準線分に垂直な線が対象線分と交わる点をＲ
とする。この線分ＱＲについて、中心の点を求めること
により中心点Ｕが求められる。
【００２８】一方、上記の基準線分と対象線分との関係
を入れ替えることにより、中心を求めることができる。
を入れ替えることにより、中心を求めることができる。
【００２９】基準線分を順次変えて、上記のような中心
点の算出を行うことにより、あるＸ線ＣＴ断面像につい
ての中心点群が得られる。さらに、この中心点の算出を
各Ｘ線ＣＴ断面像について順次行うことにより、３次元
の中心点群が得られる。
点の算出を行うことにより、あるＸ線ＣＴ断面像につい
ての中心点群が得られる。さらに、この中心点の算出を
各Ｘ線ＣＴ断面像について順次行うことにより、３次元
の中心点群が得られる。
【００３０】３次元の中心点群が得られたことにより、
中心点群のうち隣接する３点を結んで３角形を形成する
処理を順次行うことにより、３次元の板要素モデルを容
易に作成することができる。
中心点群のうち隣接する３点を結んで３角形を形成する
処理を順次行うことにより、３次元の板要素モデルを容
易に作成することができる。
【００３１】なお、上記実施形態においては、対象物体
の各Ｘ線ＣＴ断面像そのものを基に、中心点群の算出を
行った。しかし、対象物体のＸ線ＣＴ断面像は、中心点
群を算出するのに適切な角度で撮像されているとは限ら
ない。たとえば、図１の例では、ｘ−ｚ平面またはｙ−
ｚ平面は適切な断面であるが、ｘ−ｙ平面は中心点群を
算出するための断面としては不適切である。そこで、対
象物体のＸ線ＣＴ断面像を基に、中心点群の算出に適切
な断面像を再構築した後、輪郭線の算出以下の処理を行
ってもよい。これによれば、Ｘ線ＣＴ断面像が中心点群
の算出に適していない対象物体についても、３次元板要
素モデル（ＣＡＤデータ）を容易に作成することができ
る。
の各Ｘ線ＣＴ断面像そのものを基に、中心点群の算出を
行った。しかし、対象物体のＸ線ＣＴ断面像は、中心点
群を算出するのに適切な角度で撮像されているとは限ら
ない。たとえば、図１の例では、ｘ−ｚ平面またはｙ−
ｚ平面は適切な断面であるが、ｘ−ｙ平面は中心点群を
算出するための断面としては不適切である。そこで、対
象物体のＸ線ＣＴ断面像を基に、中心点群の算出に適切
な断面像を再構築した後、輪郭線の算出以下の処理を行
ってもよい。これによれば、Ｘ線ＣＴ断面像が中心点群
の算出に適していない対象物体についても、３次元板要
素モデル（ＣＡＤデータ）を容易に作成することができ
る。
【００３２】このように、実在する対象物体から生成し
た３次元板要素モデルで、ＣＡＥなどによる構造評価を
行うことにより、実際に即した信頼性の高い解析が可能
となる。また、既にその対象物体のＣＡＤデータがある
場合には、実在する対象物体から生成した３次元板要素
モデルと形状を比較することで、製造物の品質を評価す
ることができる。
た３次元板要素モデルで、ＣＡＥなどによる構造評価を
行うことにより、実際に即した信頼性の高い解析が可能
となる。また、既にその対象物体のＣＡＤデータがある
場合には、実在する対象物体から生成した３次元板要素
モデルと形状を比較することで、製造物の品質を評価す
ることができる。
【００３３】なお、対象物体の形状によっては、図７に
示すように中立点群が適切に作成されない場合がありう
る。図７（ａ）は、対象物体の端部に中立点が作成され
ないケースを示し、図７（ｂ）は、２つの板状の構造物
が交差した領域に中立点が作成されないケースを示す。
このような場合には、対象物体の形状が正しくモデル化
されない可能性がある。このため、作成された中立点の
列を所定のルールに従って延長する機能を備えてもよ
い。
示すように中立点群が適切に作成されない場合がありう
る。図７（ａ）は、対象物体の端部に中立点が作成され
ないケースを示し、図７（ｂ）は、２つの板状の構造物
が交差した領域に中立点が作成されないケースを示す。
このような場合には、対象物体の形状が正しくモデル化
されない可能性がある。このため、作成された中立点の
列を所定のルールに従って延長する機能を備えてもよ
い。
【００３４】[実施形態２]図８は、実施形態２にかかる
３次元構造モデル化装置４０の構成を示すブロック図で
ある。本実施形態の３次元構造モデル化装置４０は、断
面像受付部８０、ポリゴンモデル作成部９０、および中
立点群作成部１００を備える。
３次元構造モデル化装置４０の構成を示すブロック図で
ある。本実施形態の３次元構造モデル化装置４０は、断
面像受付部８０、ポリゴンモデル作成部９０、および中
立点群作成部１００を備える。
【００３５】断面像受付部８０は、Ｘ線ＣＴ装置を用い
て撮像された対象物体のＸ線ＣＴ断面像を受け付ける。
て撮像された対象物体のＸ線ＣＴ断面像を受け付ける。
【００３６】ポリゴンモデル作成部９０は、たとえば、
マーチングキューブ法による補間面形成処理により、Ｘ
線ＣＴ断面像から３次元ポリゴンモデルを作成する。
マーチングキューブ法による補間面形成処理により、Ｘ
線ＣＴ断面像から３次元ポリゴンモデルを作成する。
【００３７】中立点群作成部１００は、ポリゴンモデル
作成部９０で作成された３次元ポリゴンモデルに基づい
て、互いに対向する要素平面（ポリゴン面）を抽出し、
抽出された要素平面から板厚の中心点の集合である中立
点群を作成する。互いに対向する要素平面の抽出、およ
び中立点群の作成については、後述する。
作成部９０で作成された３次元ポリゴンモデルに基づい
て、互いに対向する要素平面（ポリゴン面）を抽出し、
抽出された要素平面から板厚の中心点の集合である中立
点群を作成する。互いに対向する要素平面の抽出、およ
び中立点群の作成については、後述する。
【００３８】[３次元ポリゴンモデル作成]３次元ポリゴ
ンモデルは、マーチングキューブ法を用いた補間面形成
処理によって構成される。ここでマーチングキューブ法
とは、Ｗ．Ｅ．Ｌｏｒｅｎｓｅｎ及びＨ．Ｅ．Ｃｌｉｎ
ｅ著「Ｍａｒｃｈｉｎｇ Ｃｕｂｅｓ：Ａ Ｈｉｇｈ
Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ３Ｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｅｃ
ｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍ」（１９８
７年；Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ ２１
（４）；ｐｐ１６３〜１６９）において提案された手法
をいう。
ンモデルは、マーチングキューブ法を用いた補間面形成
処理によって構成される。ここでマーチングキューブ法
とは、Ｗ．Ｅ．Ｌｏｒｅｎｓｅｎ及びＨ．Ｅ．Ｃｌｉｎ
ｅ著「Ｍａｒｃｈｉｎｇ Ｃｕｂｅｓ：Ａ Ｈｉｇｈ
Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ３Ｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｅｃ
ｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍ」（１９８
７年；Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ ２１
（４）；ｐｐ１６３〜１６９）において提案された手法
をいう。
【００３９】[対向する要素平面の抽出]本実施形態の対
向する要素平面の抽出方法は、実施形態１の対向する線
分の抽出方法と基本的には同様である。すなわち、互い
に対向する要素平面については、基準となる要素平面
（以下、基準要素平面という）に対向する要素平面が、
基準要素平面の対象物体側にある必要がある。この条件
の下、「基準要素平面と対象要素平面とが所定の距離以
内である」という条件、および「基準要素平面と対象要
素平面とがなす角が所定の角度以内である」という条件
の両方を満たすとき、基準要素平面と対象要素平面とが
対向しているとみなされる。なお、要素平面とは、マー
チングキューブ法により作成されたポリゴン面のことを
いう。
向する要素平面の抽出方法は、実施形態１の対向する線
分の抽出方法と基本的には同様である。すなわち、互い
に対向する要素平面については、基準となる要素平面
（以下、基準要素平面という）に対向する要素平面が、
基準要素平面の対象物体側にある必要がある。この条件
の下、「基準要素平面と対象要素平面とが所定の距離以
内である」という条件、および「基準要素平面と対象要
素平面とがなす角が所定の角度以内である」という条件
の両方を満たすとき、基準要素平面と対象要素平面とが
対向しているとみなされる。なお、要素平面とは、マー
チングキューブ法により作成されたポリゴン面のことを
いう。
【００４０】[中心点群作成]図９は、本実施形態の中心
点群作成方法を示す図である。図９の基準要素平面と対
象要素平面とは、対向条件を満たしているものとする。
まず、基準要素平面の重心Ｇが求められる。重心Ｇを通
り、基準要素平面に法線が対象要素平面と交わる点をＨ
とする。この線分ＧＨについて、中心の点を求めること
により中心点Ｉが求められる。
点群作成方法を示す図である。図９の基準要素平面と対
象要素平面とは、対向条件を満たしているものとする。
まず、基準要素平面の重心Ｇが求められる。重心Ｇを通
り、基準要素平面に法線が対象要素平面と交わる点をＨ
とする。この線分ＧＨについて、中心の点を求めること
により中心点Ｉが求められる。
【００４１】基準要素平面を順次変えて、上記のような
中心点の算出を行うことにより、あるＸ線ＣＴ断面像に
ついての中心点群が得られる。さらに、この中心点の算
出を各Ｘ線ＣＴ断面像について順次行うことにより、３
次元の中心点群が得られる。この３次元の中心点群を用
いれば、対象物体の３次元板要素モデルを容易に作成す
ることができる。
中心点の算出を行うことにより、あるＸ線ＣＴ断面像に
ついての中心点群が得られる。さらに、この中心点の算
出を各Ｘ線ＣＴ断面像について順次行うことにより、３
次元の中心点群が得られる。この３次元の中心点群を用
いれば、対象物体の３次元板要素モデルを容易に作成す
ることができる。
【００４２】なお、本実施形態においては、Ｘ線ＣＴ断
面像に基づいて、３次元の中心点群を作成したが、対象
物体の表面形状を定義した３次元ポリゴンモデルが予め
用意されている場合には、その３次元ポリゴンモデルに
ついて、上記中心点群作成方法を適用することにより、
３次元の中心点群を作成することができる。
面像に基づいて、３次元の中心点群を作成したが、対象
物体の表面形状を定義した３次元ポリゴンモデルが予め
用意されている場合には、その３次元ポリゴンモデルに
ついて、上記中心点群作成方法を適用することにより、
３次元の中心点群を作成することができる。
【００４３】[実施形態３]図１０は実施形態３にかかる
３次元構造モデル化装置１１０の構成を示すブロック図
である。本実施形態の３次元構造モデル化装置１１０
は、断面像受付部１２０、ポリゴンモデル作成部１３
０、中立点群作成部１４０、材質推定部１５０、板厚算
出部１６０および３次元中立面モデル作成部１７０を備
える。
３次元構造モデル化装置１１０の構成を示すブロック図
である。本実施形態の３次元構造モデル化装置１１０
は、断面像受付部１２０、ポリゴンモデル作成部１３
０、中立点群作成部１４０、材質推定部１５０、板厚算
出部１６０および３次元中立面モデル作成部１７０を備
える。
【００４４】断面像受付部１２０は、Ｘ線ＣＴ装置を用
いて撮像された対象物体のＸ線ＣＴ断面像を受け付け
る。ポリゴンモデル作成部１３０は、断面像受付部１２
０が受け付けたＸ線ＣＴ断面像から３次元ポリゴンモデ
ルを作成する。ポリゴンモデル作成部１３０によるポリ
ゴンモデルの作成方法は、実施形態２で述べた方法と同
様である。
いて撮像された対象物体のＸ線ＣＴ断面像を受け付け
る。ポリゴンモデル作成部１３０は、断面像受付部１２
０が受け付けたＸ線ＣＴ断面像から３次元ポリゴンモデ
ルを作成する。ポリゴンモデル作成部１３０によるポリ
ゴンモデルの作成方法は、実施形態２で述べた方法と同
様である。
【００４５】材質推定部１５０は、断面像受付部１２０
が受け付けたＸ線ＣＴ断面像に基づいて、対象物体の材
質を推定する。一般に、Ｘ線ＣＴ断面像のＣＴ値（また
は、ＣＴ値に対応する断面像の輝度値）は、材質固有の
Ｘ線吸収率と一定の関係を有する。そこで、材質推定部
１５０は、Ｘ線ＣＴ断面像のＣＴ値を算出する。そし
て、このＣＴ値と、図１１に示す材質とＣＴ値との関係
を表すデータを用いることにより、対象物体の材質を推
定する。対象物体の材質の推定は、各Ｘ線ＣＴ断面像の
全画素について行い、その推定結果を各画素に対応させ
て記録することにより、より詳細な材質情報を得ること
ができる。
が受け付けたＸ線ＣＴ断面像に基づいて、対象物体の材
質を推定する。一般に、Ｘ線ＣＴ断面像のＣＴ値（また
は、ＣＴ値に対応する断面像の輝度値）は、材質固有の
Ｘ線吸収率と一定の関係を有する。そこで、材質推定部
１５０は、Ｘ線ＣＴ断面像のＣＴ値を算出する。そし
て、このＣＴ値と、図１１に示す材質とＣＴ値との関係
を表すデータを用いることにより、対象物体の材質を推
定する。対象物体の材質の推定は、各Ｘ線ＣＴ断面像の
全画素について行い、その推定結果を各画素に対応させ
て記録することにより、より詳細な材質情報を得ること
ができる。
【００４６】中立点群作成部１４０は、ポリゴンモデル
作成部１３０によって作成された対象物体のポリゴンモ
デルに基づいて、互いに対向する要素平面（ポリゴン
面）を抽出し、抽出された要素平面から距離情報および
板厚の中心点の集合である中立点群を作成する。中立点
群の作成は、実施形態２で述べた方法と同様である。各
中立点における距離情報は、図１２に示すように、重心
Ｇと交点Ｈとの距離および重心Ｇと交点Ｈとを結ぶ線分
が含まれる。この距離情報は、各中立点に関連づけて記
録される。
作成部１３０によって作成された対象物体のポリゴンモ
デルに基づいて、互いに対向する要素平面（ポリゴン
面）を抽出し、抽出された要素平面から距離情報および
板厚の中心点の集合である中立点群を作成する。中立点
群の作成は、実施形態２で述べた方法と同様である。各
中立点における距離情報は、図１２に示すように、重心
Ｇと交点Ｈとの距離および重心Ｇと交点Ｈとを結ぶ線分
が含まれる。この距離情報は、各中立点に関連づけて記
録される。
【００４７】３次元中立面モデル作成部１７０は、図１
３に示すように、中立点群作成部１４０によって作成さ
れた中立点について、各中立点と近傍の中立点を結んで
３角形（要素中立面）を順次形成することにより、中立
面のポリゴンモデルを作成する。このとき、各要素中立
面には、要素中立面の各頂点部分の中立点に関連づけら
れた距離情報に基づいて、板厚情報が関連づけられる。
この板厚情報は、たとえば、３つの中立点の距離情報の
平均値を算出することにより求められる。さらに、各要
素中立面には、要素中立面に対応するＸ線ＣＴ断面像の
各画素に対して推定された材質が関連づけられる。
３に示すように、中立点群作成部１４０によって作成さ
れた中立点について、各中立点と近傍の中立点を結んで
３角形（要素中立面）を順次形成することにより、中立
面のポリゴンモデルを作成する。このとき、各要素中立
面には、要素中立面の各頂点部分の中立点に関連づけら
れた距離情報に基づいて、板厚情報が関連づけられる。
この板厚情報は、たとえば、３つの中立点の距離情報の
平均値を算出することにより求められる。さらに、各要
素中立面には、要素中立面に対応するＸ線ＣＴ断面像の
各画素に対して推定された材質が関連づけられる。
【００４８】これによれば、物体のＸ線ＣＴ断面像から
作成される３次元中立面モデルには、各要素中立面に物
体の材質および板厚が関連づけられているので、この３
次元中立面モデルを用いてＣＡＥ等の構造解析を行なう
ことにより、より現実に沿った形の評価結果を得ること
ができる。
作成される３次元中立面モデルには、各要素中立面に物
体の材質および板厚が関連づけられているので、この３
次元中立面モデルを用いてＣＡＥ等の構造解析を行なう
ことにより、より現実に沿った形の評価結果を得ること
ができる。
【００４９】なお、以上の説明においては、Ｘ線ＣＴ像
を例に取り上げたが、ＭＲＩ（磁気共鳴画像）、３次元
デジタイザなど他のイメージング技術にも応用可能であ
る。
を例に取り上げたが、ＭＲＩ（磁気共鳴画像）、３次元
デジタイザなど他のイメージング技術にも応用可能であ
る。
【００５０】
【発明の効果】上記説明から明らかなように、本発明に
よれば、実在する対象物体の３次元板要素モデルを容易
に作成することができる。
よれば、実在する対象物体の３次元板要素モデルを容易
に作成することができる。
【００５１】また、物体の材質および板厚を加味した３
次元中立面モデルを作成することができる。
次元中立面モデルを作成することができる。
【図１】 従来の対象物体の３次元板要素モデルを生成
する手順を示す図である。
する手順を示す図である。
【図２】 実施形態１にかかる３次元構造モデル化装置
４０の構成を示すブロック図である。
４０の構成を示すブロック図である。
【図３】 輪郭線を作成する方法を示す図である。
【図４】 Ｘ線ＣＴ断面像の輝度値から閾値Ｔを求める
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図５】 互いに対向する線分を抽出する場合の条件を
示す図である。
示す図である。
【図６】 中心点を作成する方法を示す図である。
【図７】 中立点が作成されない領域を例示する図であ
る。
る。
【図８】 実施形態２にかかる３次元構造モデル化装置
４０の構成を示すブロック図である。
４０の構成を示すブロック図である。
【図９】 実施形態２の中心点群作成方法を示す図であ
る。
る。
【図１０】 実施形態３にかかる３次元構造モデル化装
置１１０の構成を示すブロック図である。
置１１０の構成を示すブロック図である。
【図１１】 材質とＣＴ値との関係を表すグラフであ
る。
る。
【図１２】 中立点における距離情報を示す図である。
【図１３】 要素中立面を作成する方法を示す図であ
る。
る。
１０ 対象物体、２０ ポリゴンメッシュモデル、３０
３次元板要素モデル、４０ ３次元構造モデル化装
置、５０，８０ 断面像受付部、６０ 輪郭線作成部、
７０，１００ 中立点群作成部、９０ ポリゴンモデル
作成部。
３次元板要素モデル、４０ ３次元構造モデル化装
置、５０，８０ 断面像受付部、６０ 輪郭線作成部、
７０，１００ 中立点群作成部、９０ ポリゴンモデル
作成部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G001 AA01 BA11 CA01 GA08 HA09
HA13 HA14 KA11
5B046 FA18 JA08
5B080 AA00 AA13
Claims (3)
- 【請求項１】 物体の３次元構造をモデル化する装置に
おいて、 物体についての複数の連続した断面像を受け付ける連続
断面像受付手段と、 受け付けた断面像ごとに、断面形状の輪郭線を作成する
断面輪郭線作成手段と、 輪郭線の一部を形成する基準線分を基準として物体側に
位置する輪郭線の他の一部を形成する対象線分を検索
し、検索された対象線分が基準線分から所定の距離内で
あること、および基準線分と対象線分とがなす角が所定
の角度内であることを判定し、当該条件が満たされた場
合に、基準線分と対象線分との中間に位置する中立点を
作成する中立点作成機能を有し、 作成された輪郭線ごとに、基準線分を順次変えつつ、基
準線分と対向する対象線分との中間に中立点を作成する
中立点群作成部と、 を備えることを特徴とする３次元構造モデル化装置。 - 【請求項２】 物体の３次元構造をモデル化する装置に
おいて、 物体についての複数の連続した断面像を受け付ける連続
断面像受付手段と、 受け付けた断面像を用いて、物体のポリゴンモデルを作
成するポリゴンモデル作成部と、 作成されたポリゴンモデルの一部を形成する基準要素平
面を基準として物体側に位置する輪郭線の他の一部を形
成する対象要素平面を検索し、検索された対象要素平面
が基準要素平面から所定の距離内であること、および基
準要素平面と対象要素平面とがなす角が所定の角度内で
あることを判定し、当該条件が満たされた場合に、基準
要素平面と対象要素平面との中間に位置する中立点を作
成する中立点作成機能を有し、 作成されたポリゴンモデル中の基準要素平面を順次変え
つつ、基準要素平面と対向する対象要素平面との中間に
中立点を作成する中立点群作成部と、 を備えることを特徴とする３次元構造モデル化装置。 - 【請求項３】 物体の３次元構造をモデル化する装置に
おいて、 物体についての複数の連続した断面像を受け付ける連続
断面像受付手段と、 受け付けた断面像のＣＴ値に基づいて、物体の材質を推
定する材質推定部と、 受け付けた断面像を用いて、物体のポリゴンモデルを作
成するポリゴンモデル作成部と、 作成されたポリゴンモデルの一部を形成する基準要素平
面を基準として物体側に位置する輪郭線の他の一部を形
成する対象要素平面を検索し、検索された対象要素平面
が基準要素平面から所定の距離内であること、および基
準要素平面と対象要素平面とがなす角が所定の角度内で
あることを判定し、当該条件が満たされた場合に、基準
要素平面と対象要素平面との中間に位置する中立点を作
成する中立点作成機能を有し、 作成されたポリゴンモデル中の基準要素平面を順次変え
つつ、基準要素平面と対向する対象要素平面と間の距離
情報を取得するとともに、基準要素平面と対向する対象
要素平面との中間に中立点を作成する中立点群作成部
と、 中立点群作成部で作成された中立点を含む要素中立面を
作成するともに、要素中立面毎に、要素中立面に含まれ
る中立点について取得された距離情報に基づいて、板厚
情報を作成し、 各要素中立面に推定された材質、および板厚情報を関連
づけて記録する３次元中立面モデル作成部と、 を備えることを特徴とする３次元構造モデル化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001393877A JP2003099804A (ja) | 2001-07-16 | 2001-12-26 | ３次元構造モデル化装置 |
| CN 02159358 CN1428651A (zh) | 2001-12-26 | 2002-12-26 | 胶卷暗盒 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001215155 | 2001-07-16 | ||
| JP2001-215155 | 2001-07-16 | ||
| JP2001393877A JP2003099804A (ja) | 2001-07-16 | 2001-12-26 | ３次元構造モデル化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003099804A true JP2003099804A (ja) | 2003-04-04 |
Family
ID=26618777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001393877A Pending JP2003099804A (ja) | 2001-07-16 | 2001-12-26 | ３次元構造モデル化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003099804A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005351875A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-12-22 | Toyota Motor Corp | 鋳巣計測方法 |
| JP2006038625A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | Toyota Motor Corp | 鋳巣計測方法 |
| JP2011113525A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Canon Inc | 中立面抽出装置、中立面抽出方法及びプログラム |
| JP2013206189A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Fujitsu Ltd | 輪郭特定装置、輪郭特定方法および輪郭特定プログラム |
| CN110385601A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-10-29 | 湖南大学 | 一种汽车覆盖件模具研配型面的球形铣刀刀轨的生成方法 |
| JP7478000B2 (ja) | 2020-03-18 | 2024-05-02 | 株式会社日立製作所 | ３ｄ画像データ解析装置 |
-
2001
- 2001-12-26 JP JP2001393877A patent/JP2003099804A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005351875A (ja) * | 2004-05-12 | 2005-12-22 | Toyota Motor Corp | 鋳巣計測方法 |
| JP2006038625A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | Toyota Motor Corp | 鋳巣計測方法 |
| JP2011113525A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Canon Inc | 中立面抽出装置、中立面抽出方法及びプログラム |
| JP2013206189A (ja) * | 2012-03-28 | 2013-10-07 | Fujitsu Ltd | 輪郭特定装置、輪郭特定方法および輪郭特定プログラム |
| CN110385601A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-10-29 | 湖南大学 | 一种汽车覆盖件模具研配型面的球形铣刀刀轨的生成方法 |
| JP7478000B2 (ja) | 2020-03-18 | 2024-05-02 | 株式会社日立製作所 | ３ｄ画像データ解析装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040804 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060530 |